Репликация ДНК у прокариот: общие сведения


У прокариот и, в частности, у бактерий E. coli, описаны три ДНК- полимеразы - Pol I , Pol II и Pol III , первая из которых ответственна главным образом за репарацию ДНК, третья - за репликацию ДНК, а функция второй - в замене Pol III в крайних ситуациях, таких, например, как мутагенная репарация ДНК [ Kornberg A., Baker T.A., 1992 , Tessman I., Kennedy M.A., 1994 ].

Cинтез ДНК в репликационной вилке происходит на двух нитях ДНК одновременно в виде "непрерывного" синтеза на так называемой "ведущей" нити и "прерывистого" синтеза (фрагментами Оказаки по 1-2 т. н.) на "отстающей" нити. ДНК-полимераза синтезирует ДНК только в одном направлении: от 5'- конца к 3'-концу, перемещаясь вдоль ДНК-матрицы в направлении 3'->5'. Так как комплементарные цепи ДНК антипараллельны, ДНК- полимераза не может реплицировать молекулу ДНК, просто перемещаясь от одного конца матричного дуплекса к другому. Поэтому на одной цепи ДНК синтез новой цепи происходит непрерывно, и образующаяся цепь называется ведущей , тогда как синтез другой цепи осуществляется прерывисто в виде коротких фрагментов, получивших название фрагментов Оказаки . Вновь синтезируемая цепь ДНК называется отстающей . И хотя фрагменты Оказаки также синтезируются в направлении 5'->3', перемещение работающей ДНК-полимеразы при синтезе каждого индивидуального фрагмента Оказаки должно быть противоположным перемещению при синтезе ведущей цепи. Образующиеся фрагменты Оказаки отстающей цепи соединяются друг с другом с помощью ДНК-лигазы.Предполагается, что двукоровый голофермент Pol III, состоящий из 10 типов субъединиц, одним своим кором непрерывно связан с ведущей нитью через димер b-субъединицы , а другим кором перепрыгивает с одного b- димера на другой или, другими словами, с РНК- праймера одного фрагмента Оказаки на другой вдоль отстающей нити [ Echols H., Goodman M.F., 1991 , Щербакова П.В. 1997 ]. Точность репликации ДНК у E. coli достаточно высока: одна ошибка на 10#9 - 10#11 оснований [ Cox E.C., 1976 ].